Номер 4, страница 136 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Вопросы и задания. Параграф 19. Металлы - химические элементы и простые вещества. Глава 5. Металлы и неметаллы - номер 4, страница 136.

Условие.

4. Как особенности кристаллического строения сказываются на физических свойствах металлов?

Решение.

Решение 2.

Особенности кристаллического строения металлов, а именно наличие кристаллической решетки с положительными ионами в узлах и обобществленными валентными электронами ("электронным газом"), напрямую определяют их характерные физические свойства.

Электропроводность и теплопроводность

Высокая электропроводность металлов обусловлена наличием свободных, делокализованных электронов. Под действием внешнего электрического поля эти электроны начинают упорядоченно двигаться, создавая электрический ток. Аналогичным образом объясняется и высокая теплопроводность. Свободные электроны, обладая высокой подвижностью, эффективно переносят тепловую энергию от более нагретых участков кристалла к менее нагретым путем столкновений друг с другом и с ионами в узлах решетки. Вклад колебаний самой решетки в теплопередачу также существует, но он значительно меньше вклада "электронного газа".

Ответ: Наличие подвижного "электронного газа", состоящего из свободных электронов, обеспечивает эффективный перенос как электрического заряда (электропроводность), так и тепловой энергии (теплопроводность).

Пластичность (ковкость и тягучесть)

Пластичность — это способность металла изменять форму под нагрузкой без разрушения. Это свойство связано с тем, что при механическом воздействии слои ионов в кристаллической решетке могут смещаться друг относительно друга. При этом металлическая связь не разрывается, так как "электронный газ" действует как своего рода "клей" или "смазка", продолжая связывать сместившиеся слои положительных ионов. В отличие от ионных кристаллов, где смещение приводит к контакту одноименно заряженных ионов, их взаимному отталкиванию и хрупкому разрушению, в металлах структура сохраняет свою целостность.

Ответ: Пластичность обусловлена возможностью смещения слоев ионов в кристаллической решетке без разрыва металлической связи, целостность которой постоянно поддерживается обобществленными электронами.

Металлический блеск и непрозрачность

Характерный блеск металлов также является следствием наличия свободных электронов. Падающие на поверхность металла световые волны (фотоны) взаимодействуют с "электронным газом". Электроны поглощают энергию света и переходят на более высокие энергетические уровни. Однако они находятся в этом возбужденном состоянии очень короткое время и почти мгновенно возвращаются обратно, излучая поглощенную энергию в виде вторичных световых волн. Этот процесс эффективного отражения света и создает то, что мы воспринимаем как металлический блеск. Поскольку свет практически полностью отражается или поглощается в тончайшем поверхностном слое, металлы непрозрачны для видимого излучения.

Ответ: Металлический блеск и непрозрачность вызваны взаимодействием свободных электронов с фотонами света, что приводит к почти полному отражению или поглощению света поверхностью металла.

Высокие температуры плавления и механическая прочность

Большинство металлов имеют высокие температуры плавления и кипения. Это объясняется прочностью металлической связи — силой электростатического притяжения между положительными ионами в узлах решетки и отрицательно заряженным "электронным газом". Чтобы разрушить упорядоченную кристаллическую структуру и перевести металл в жидкое состояние, необходимо затратить значительное количество тепловой энергии на преодоление этих сил. Эта же прочная связь обеспечивает и высокие механические свойства металлов, такие как твердость и прочность на разрыв.

Ответ: Высокие температуры плавления и механическая прочность определяются большой энергией металлической связи, то есть сильным электростатическим притяжением между катионами металла и "электронным газом".